專利名稱：抑制固定在刀具夾中刀具的金屬疲勞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種至少能夠抑制固定在刀具夾中刀具的金屬疲勞的方法，其中所述刀具包括前側(cè)，該前側(cè)的形狀用于把金屬線形成釘、螺釘?shù)?，所述刀具夾包括適于容納刀具的凹部。本發(fā)明還涉及一種刀具系統(tǒng)和一種刀具以及這種刀具的應用。
背景技術(shù)：
已有技術(shù)中已經(jīng)采用了將刀具固定在具有上述目的的刀具夾和裝置中。在EP406,202 A2中披露了一種用于制釘?shù)膴A具，其中模具(刀具)安裝于模具夾中。模具夾具有用于容納模具的開口。開口的后側(cè)帶有一延長部用以獲得輕微的彈性，穿過所述延長部安裝有螺栓以便將模具夾緊在模具夾中。然而，在制釘過程中相對于施加在模具上的作用力，來自螺栓的作用力相對較小。模具中的拉伸應力相對較大，并且在模具的使用期限內(nèi)，所述拉伸應力的施加和解除有很多次，如此就出現(xiàn)了公知的金屬疲勞現(xiàn)象。這通常導致不得不更換的有裂紋模具，由于損失了時間，導致額外的費用和生產(chǎn)量的損失。
從美國專利申請US2003/0032489A1和其同族WO03/015955A1中可知將刀具固定在刀具夾中的另一個例子。在這些文獻中，耐磨的八角形刀具固定于凹部中，并且還采用一楔形件以用于獲得緊密的夾持。按照所示出的實施例，在具有凹部的前接觸區(qū)處(標記為6)，兩八角形側(cè)面之間的角度大于60度。同時還公開了刀具為矩形或圓柱形的實施例。
在EP870,558 A2和其同族US5979216中提出金屬疲勞的問題，其中刀具(模具/嵌入物)被分為兩部分，以便去除拉伸應力的有害影響，即在確定位置上提供一裂紋。該方案成本很高，這是因為必須制造能精確安裝在一起的多個部件。還可能出現(xiàn)另一公知的現(xiàn)象微振磨損，這就導致不論怎樣都會使刀具嵌入件受到損害。微振磨損的存在是由螺栓引起的，在這一技術(shù)中所采用的螺栓不足以提供充分的夾緊力。在夾緊力不足的情形下，人造裂紋的每一側(cè)的兩部分在每次加載循環(huán)過程中彼此輕微移動遠離，并且當卸去載荷時又移回。輕微的移動產(chǎn)生磨損并因此導致微振磨損。
基本問題還是沒有解決，即刀具(模具/嵌入物)受到過高的拉伸應力這一問題還未解決。當夾緊金屬線時，刀具的成形部分受到很高的壓力，該壓力基本呈放射狀地位于刀具的凹的成形部分上。壓力在位于刀具和金屬線之間的表面附近導致壓應力，但是在稍微遠離所述表面，成切線地朝向凹的成形部分這里卻是拉伸應力占據(jù)主導地位。在平坦的成形部分中，壓力也會在位于刀具和金屬線之間的表面附近導致壓應力，并且在稍微地遠離所述表面的地方，成切線地朝向觸點，也是拉伸應力占主導地位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種至少抑制固定在刀具夾中的刀具中金屬疲勞的方法，如此壓縮應力最初存在于刀具中(內(nèi)設(shè)在刀具中)，從而當?shù)毒呤艿接舍?螺釘制造工藝產(chǎn)生的拉伸應力時，至少能夠減小所導致的拉伸應力。本發(fā)明的另一個目的是提高刀具的使用期限，并進一步減小生產(chǎn)中的故障時間。
根據(jù)本發(fā)明的方法，其具有新穎性和創(chuàng)造性的方面在于所述刀具包括兩個形成楔形的側(cè)面，所述楔形向著刀具的前側(cè)逐漸變窄，楔形的角度在0.5到45度之間，優(yōu)選在1到15度之間，刀具還包括后側(cè)，刀具以下述方式被放置在凹部中，并通過借助夾緊裝置在所述的刀具的后側(cè)上施加壓力而使刀具在向其前側(cè)的方向上受到壓力，即，刀具的兩個側(cè)面被壓靠在凹部的相應側(cè)面上，并且將壓應力引入到刀具的所述兩個側(cè)面之間，所述壓應力至少存在于由成形部分形成的區(qū)域內(nèi)。
通過這一具有新穎性創(chuàng)造性的方面，所述刀具可以被壓縮在凹部的兩個側(cè)面之間，如此在刀具中產(chǎn)生了壓應力。由于刀具和凹部的楔形的角度，施加在后側(cè)上的壓力大小在刀具的兩側(cè)面上放大幾倍，借此使通過夾緊裝置引入和保持的壓應力達到較高的等級。在楔形對稱的情況下，這種放大可看作是半角反正弦的函數(shù)。在角度小于45度時，效果迅速增強，并且對于小于15度的角度來說，則變得更加明顯。當?shù)毒哂糜卺?螺釘制造工藝時，如此產(chǎn)生的拉伸應力必須要減輕或克服在刀具出現(xiàn)拉伸應力狀態(tài)之前所內(nèi)設(shè)的壓應力。因此，由此產(chǎn)生的拉伸應力等級能夠被減小或完全避免。
優(yōu)選地，具有壓應力的區(qū)域從成形部分周圍延伸一定的距離，該距離至少為成形部分的有效寬度的兩倍，且優(yōu)選為成形部分的有效寬度的五倍以上。這一范圍將包含最大的拉伸應力，因此至少減小了最高值。
甚至更優(yōu)選地具有壓縮應力的區(qū)域?qū)⒅辽僬紦?jù)刀具的大部分，且優(yōu)選通常為整個刀具。這就減小了絕大部分拉伸應力甚或消除了大多數(shù)的拉伸應力。
刀具的兩個側(cè)面也可以相對于凹部的底部呈楔形，該楔形沿遠離所述底部的方向逐漸變窄。因此，可以獲得相當大的壓縮，這與上面提及和說明的所實現(xiàn)的效果相似，只是方向不同。這包括與釘/螺釘制造工藝中存在的其他作用力方向平行的方向，該作用力是在形成釘或螺釘?shù)钠筋^時產(chǎn)生的。所述作用力在與金屬線接觸的刀具表面部分上或附近產(chǎn)生剪切力和拉伸應力，也就是，在這方面的預應力壓縮也將減小最大拉伸應力，抑制金屬疲勞并提高刀具的使用期限。
同樣優(yōu)選地，刀具的后側(cè)相對于凹部的底部傾斜，且還放置一楔形件其一側(cè)抵靠后側(cè)，該楔形件包括一孔，一螺栓穿過該孔連接在刀具夾上，并且通過把螺栓緊固在楔形件上從而將壓力施加到所述后側(cè)。因此獲得了增大來自螺栓的作用力的方法，這一方法也適用于進一步增強刀具中的壓縮應力。
根據(jù)本發(fā)明的刀具系統(tǒng)的新穎性和創(chuàng)造性的方面包括所述刀具系統(tǒng)包括刀具和刀具夾，刀具包括形狀為用于把金屬線形成釘、螺釘?shù)鹊那皞?cè)，該刀具夾包括用于容納刀具并將刀具放置在其中的凹部，其中所述刀具包括形成楔形的兩個側(cè)面，楔形在向著刀具的前側(cè)方向逐漸變窄，楔形的角度在0.5到45度之間，優(yōu)選在1到15度之間，刀具夾的凹部包括兩個相應的側(cè)面，它們具有與刀具基本相同的楔形，所述刀具還包括后側(cè)，通過借助夾緊裝置在所述的刀具后側(cè)施加壓力，而使刀具在向其前側(cè)的方向上受到壓力，即，刀具的兩個側(cè)面將被壓靠在凹部的相應側(cè)面上。因此，刀具可以被壓縮在凹部的兩個側(cè)面之間，從而在刀具中產(chǎn)生了壓應力，它同樣具有如前所述的優(yōu)點。
在該系統(tǒng)優(yōu)選的實施方案中，刀具的后側(cè)目對凹部的底部傾斜，該系統(tǒng)還包括一楔形件，這個楔形件的一側(cè)抵靠在刀具的后側(cè)，其相對的另一側(cè)則抵靠在凹部的端面上，該楔形件包括一孔，一螺栓穿過該孔連接在刀具夾上，通過把螺栓緊固在楔形件上，從而將壓力施加到刀具的后側(cè)。如此設(shè)計使從螺栓經(jīng)由楔形件到達刀具后側(cè)的作用力增大。
本發(fā)明還包括一具有新穎性和創(chuàng)造性的刀具，該刀具包括形狀為用于使金屬線形成釘、螺釘?shù)鹊那皞?cè)，所述刀具適于放置在刀具夾中，所述刀具夾包括形狀為用于容納刀具的凹部，其中刀具包括形成楔形的兩個側(cè)面，它們在向著刀具前側(cè)的方向逐漸變窄，楔形的角度在0.5到45度之間，優(yōu)選在1到15度之間。因此刀具適于固定在刀具夾的相應的凹部中，這樣可以達到預應力壓縮的狀態(tài)以抑制由金屬線成形引起的金屬疲勞。
在優(yōu)選實施方案中，刀具包括后側(cè)，該后側(cè)是傾斜的，且適于與楔形件配合。來自楔形件的壓力將具有能夠促使刀具向下抵靠在凹部底部的分力。這樣有助于在那個方向也獲得壓縮應力。
在優(yōu)選的實施方案中，刀具的兩個側(cè)面還可以呈楔形，它們沿著遠離刀具底部的方向逐漸變窄，楔形的角度在0.5到15度之間。因此，在釘頭/螺釘頭的制造過程中，靠近刀具接觸部分的剪切應力以及拉伸應力所產(chǎn)生的有害影響可以被減小。這方面的壓縮的預應力狀態(tài)也能夠減小最大的拉伸應力并提高刀具的使用期限。
根據(jù)本發(fā)明的刀具的新穎性和創(chuàng)造性應用包括該刀具可用于制造釘、螺釘和類似零件的機器或工藝中，由此降低了生產(chǎn)時間的損失。


接下來，借助示例性實施例的附圖進一步解釋本發(fā)明。
圖1是刀具系統(tǒng)的分解2是刀具系統(tǒng)的透視3是刀具系統(tǒng)的項視4是刀具系統(tǒng)的正視5是沿圖3中C-C線的剖面6是沿圖4中B-B線的剖面7是刀具夾的頂視8是沿圖7中D-D線的剖面9是刀具夾的剖面10是刀具的透視11是刀具的透視12是刀具的頂視13是刀具的側(cè)視14是刀具的正視15是刀具的正視16-18是根據(jù)本發(fā)明的刀具的另一個實施例的頂視圖具體實施方式
圖1示出了具有楔形凹部8的刀具夾4。刀具2放置于凹部8中，并通過緊固裝置20緊固，在該實施例中，所述緊固裝置20包括具有孔26的楔形件24和螺栓28。螺栓28與凹部8底部的螺紋孔(未示出)接合。
在圖2-4中，通過緊固裝置20將刀具2緊固在刀具夾4的楔形凹部8中，凹部的楔形由角度A表示。刀具包括前側(cè)6，其形狀為用于使金屬線形成釘、螺釘或類似的產(chǎn)品。刀具2可以由硬化的金屬合金制成。圖3所示的角度A表示楔形凹部8的角度。優(yōu)選使刀具2具有類似的楔形。緊固裝置20將刀具2壓向凹部8的窄端，以便將刀具壓靠在凹部8中。圖1-3所示的緊固裝置20、24、26、28對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是容易替換的，例如，可以是縱向穿過刀具夾4、直接壓在刀具2上的螺栓，或者是嵌入到刀具夾4內(nèi)的液壓缸等。
圖5所示的剖面圖示出了放置于刀具夾4凹部8中的刀具2。如圖所示，刀具2和凹部8緊密配合。
圖6示出了刀具2和刀具夾4的另一剖面圖。通過楔形件24將壓力施加在刀具2的后側(cè)18上。后側(cè)18相對凹部的底部22傾斜。楔形件24包括與一側(cè)面上的傾斜形狀相應的形狀和與凹部的端面30相應的形狀。端面30可以與底部22成直角或是形成一斜面。楔形件24包括通孔26，螺栓28可穿過通孔插入到刀具夾4的螺紋孔32中并與之接合。首先將刀具2置于凹部8中，之后把楔形件24插入到刀具2和端面30之間。然后，將螺栓28插入，使其與螺紋孔32接合并緊固。緊固力使楔形件24向下，借此一較大的作用力被施加在刀具2傾斜的后側(cè)18上，所述較大的作用力將刀具向前壓向凹部8。
圖7示出了刀具夾4，該刀具夾包括具有兩個側(cè)面14、16和一個端面30的楔形凹部8。凹部的底部22具有螺紋孔32。
圖8示出了沿圖7中D-D線的剖面圖。兩側(cè)面14和16與凹部8的底部22成直角。側(cè)面14和底部22之間的過渡以及側(cè)面16和底部22之間的過渡分別具有底切圓角，用以減小局部應力等級并確保對于刀具而言有足夠的可用空間。
另外，圖9所示的兩個側(cè)面14、16可以形成具有角度Z的楔形。所述楔形適合于由向下分力的作用而將刀具壓靠在底部22上。這樣，可以實現(xiàn)在平行于底部22的平面上的壓下和在垂直于底部22的平面上的壓下。這樣就提供了具有內(nèi)在壓應力的刀具2，在拉伸應力狀態(tài)可能出現(xiàn)之前必須克服所述壓應力。在使用所述刀具2的過程中，由施加在刀具2前側(cè)6上的作用力導致的拉伸應力，將由內(nèi)在的壓應力作用而減小。即實際出現(xiàn)在刀具2中的拉伸應力的大小被減小或消除。
圖10所示的刀具2包括側(cè)面12和前側(cè)6，該前側(cè)6具有用于形成釘或螺釘?shù)鹊陌既氩糠?6。
圖11示出了一不同的或反作用的刀具2，它包括側(cè)面10和具有成形部分36的6前側(cè)。這種刀具可以用于切削工藝。
圖12的刀具2，其前側(cè)6包括成形部分，該成形部分36呈凹陷狀。刀具2包括形成楔形的兩個側(cè)面10和12，其中它們以角度A’設(shè)置。圖3中的角度A和該角度A’至少基本上是一致的。
在圖13中示出了刀具2包括前側(cè)6、側(cè)面12、傾斜后側(cè)18和底部(38)。
圖14示出的刀具2的一個實施例，具有側(cè)面10和12，以及前側(cè)6，其中所述前側(cè)具有成形部分36。
圖15示出了刀具2的另一實施方案，該刀具2具有側(cè)面10和12，和帶有成形部分36的前側(cè)6以及底部(38)。兩個側(cè)面10和12以角度Z’放置，以形成楔形。角度Z’優(yōu)選與圖9中的角度Z基本一致。
圖16-18示出了刀具的其他實施例。圖16中顯示了楔形側(cè)面10和12不必占據(jù)刀具2的整個長度，并且所述刀具的各側(cè)面也可以具有例如直邊側(cè)部10.1和12.1，以及朝向后側(cè)18的倒角部分40。
圖17中顯示了側(cè)面10和12的楔形可以是其中一個側(cè)面與前側(cè)6基本垂直。
圖18中顯示了刀具2以平面E-E對稱，且包括兩個成形部分36。
需要說明的是刀具2的楔形優(yōu)選以垂直于前側(cè)6、并穿過成形部分36的平面對稱，但是不對稱的形狀也可以以相似的方式提高使用期限。
在目前上下文中的術(shù)語成形部分36的“有效寬度”應當理解為使用刀具2的過程中，成形部分上與金屬線接觸的那一部分的橫向延伸尺寸。
應當理解的是，在以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以對說明書和附圖中公開的發(fā)明進行修改和改進。
權(quán)利要求
1.一種至少抑制固定在刀具夾中刀具的金屬疲勞的方法，其中刀具(2)包括帶有成形部分(36)的前側(cè)(6)，該成形部分形狀為用于把金屬線制成釘、螺釘?shù)?，該刀具夾(4)包括適于容納刀具(2)的凹部(8)，所述刀具(2)包括形成楔形的兩個側(cè)面(10，12)，該楔形在向著刀具前側(cè)(6)的方向逐漸變窄，其中楔形的角度(A’)在0.5到45度之間，優(yōu)選在1到15度之間，刀具(2)還包括后側(cè)(18)，其中刀具(2)以下述方式放置于凹部(8)中，并通過借助夾緊裝置(20)在所述刀具的后側(cè)(18)施加壓力，而使刀具在向其前側(cè)(6)的方向上受到壓力，即，刀具的兩個側(cè)面(10，12)被壓靠在凹部的相應側(cè)面(14，16)上，并且在刀具的兩個側(cè)面(10，12)之間產(chǎn)生了壓應力，所述壓應力至少存在于由成形部分(36)形成的一區(qū)域內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中具有壓應力的區(qū)域從所述成形部分周圍延伸一定距離，該距離至少為成形部分有效寬度的兩倍，且優(yōu)選為成形部分有效寬度的五倍以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中具有壓應力的區(qū)域至少占據(jù)了刀具(2)的大部分，且優(yōu)選通常為整個刀具(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的方法，其中刀具(2)的兩個側(cè)面(10，12)相對于凹部的底部(22)呈楔形，該楔形沿遠離所述底部的方向逐漸變窄。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的方法，其中刀具的后側(cè)(18)相對于凹部的底部(22)傾斜，楔形件(24)的一側(cè)抵靠著后側(cè)(18)，楔形件(24)包括孔(26)，螺栓(28)穿過該孔連接在刀具夾(4)上，并且通過把螺栓(28)緊固在楔形件上(24)，從而將壓力施加在所述的后側(cè)(18)上。
6.一種用于實施根據(jù)權(quán)利要求1-5所述方法的刀具系統(tǒng)，所述刀具系統(tǒng)包括刀具(2)和刀具夾(4)，該刀具包括形狀為用于把金屬線形成釘、螺釘?shù)鹊那皞?cè)(6)，該刀具夾(4)包括用于容納刀具并將刀具(2)放置于其中的凹部(8)，其中所述刀具(2)包括形成楔形的兩個側(cè)面(10，12)，楔形在向著刀具的前側(cè)(6)的方向逐漸變窄，其中楔形的角度(A’)在0.5到45度之間，優(yōu)選在1到15度之間，刀具夾中的凹部(8)包括兩個相應的側(cè)面(14，16)，它們具有與刀具(2)基本相同的楔形，所述刀具還包括后側(cè)(18)，通過借助夾緊裝置(20)在所述的刀具的后側(cè)(18)施加壓力，而使刀具(2)以下述方式在向著前側(cè)(6)的方向上受到壓力，即，刀具的兩個側(cè)面(10，12)將被壓靠在凹部的相應側(cè)面(14，16)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的刀具系統(tǒng)，其中刀具的后側(cè)(18)相對凹部的底部(22)傾斜，該系統(tǒng)還包括一楔形件(24)，這介楔形件(24)的一側(cè)抵靠在刀具的后側(cè)(18)，其相對的另一側(cè)則抵靠在凹部的端面(30)上，該楔形件(24)包括一孔(26)，一螺栓(28)穿過該孔連接在刀具夾(4)上，通過把螺栓(28)緊固在楔形件(24)上將壓力施加到刀具(2)的后側(cè)(18)。
8.一種用于根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的刀具系統(tǒng)中的刀具，其中刀具(2)包括形狀為用于使金屬線形成釘、螺釘?shù)鹊那皞?cè)(6)，所述刀具(2)適于放置在刀具夾(4)中，所述刀具夾包括形狀為用于容納刀具的凹部(8)，其中刀具(2)包括形成楔形的兩個側(cè)面(10，12)該楔形在向著刀具前側(cè)(6)的方向逐漸變窄，其中楔形的角度(A’)在0.5到45度之間，優(yōu)選在1到15度之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的刀具，其中刀具(2)包括后側(cè)(18)，該后側(cè)是傾斜的，且適于與楔形件(24)配合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的刀具，其中刀具的兩個側(cè)面(10，12)也呈楔形，它們沿著遠離刀具底部(38)的方向逐漸變窄，楔形的角度(Z’)在0.5到15度之間。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項所述的刀具(2)在制造釘，螺釘和類似零件的加工工藝中的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種至少能夠抑制固定在刀具夾(4)中刀具(2)的金屬疲勞的方法，該刀具包括前側(cè)(6)，其成形為用于把金屬線形成釘、螺釘?shù)?，該刀具夾包括適用于容納刀具的凹部(8)。本發(fā)明的新穎性方面涉及包括具有兩個形成楔形側(cè)面(10，12)的刀具(2)，所述楔形向著刀具的前側(cè)(6)逐漸變窄，其中楔形的角度(A’)在0.5到45度之間，優(yōu)選在1到15度之間。因此，刀具可以被壓縮在凹部的兩個側(cè)面之間，如此在刀具中產(chǎn)生了壓應力。由于刀具和凹部的楔形的角度，壓應力可以達到一個高的等級。當?shù)毒唠S后用于釘/螺釘?shù)闹圃旃に嚂r，產(chǎn)生的拉伸應力必須能夠減輕或克服在刀具處于拉伸應力狀態(tài)之前所固有的壓應力。
文檔編號B21K1/46GK1774308SQ03826451
公開日2006年5月17日 申請日期2003年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者S－H·S·瑟倫森 申請人:伊科泰克公司